曝光装置以及曝光方法与流程

1.本发明涉及为了在例如半导体基板、印刷布线基板、玻璃基板等基板上描绘图案而对基板曝光的技术。


背景技术：

2.作为在半导体基板、印刷布线基板、玻璃基板等各种基板上形成布线图案等图案的技术，有向形成于基板表面的感光层入射根据曝光数据而调制后的光束来使感光层曝光的技术。例如在日本特开2015-192080号公报(专利文献1)中公开了一种描绘装置，其通过利用光调制器对具有扁平形状的光斑的激光束(线状光束)进行调制并使其入射到基板，从而对基板进行描绘。在该技术中，为了产生具有均匀的强度分布的高强度的线状光束，将从多个激光光源(激光二极管)射出的激光合成而生成单一的线状光束。
3.在专利文献1中记载了用于从多个光源得到均匀的强度分布的线状光束的照明光学系统的结构。然而，没有考虑对在各光源中可能发生的激光的经时变动的应对。例如，由于部件的发热、机械振动，有时在任一个光源中激光的射出方向产生偏移。在这样的情况下，由于基板表面的曝光光束的光斑直径变大，因此可能产生描绘中的分辨率的降低。另外，在任一个光源中光量降低或不点亮的情况下，有时会产生曝光不足。
4.这样，光源所射出的激光的经时变动有可能使通过描绘而形成的图案产生不良，使基板的生产率降低。因此，在上述现有技术中，在应对描绘中可能产生的光源的经时变动这一点上，留有改善的余地。


技术实现要素：

5.本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种在利用使用多个光源生成的激光光束对基板进行曝光并描绘的技术中，还能够适当地应对描绘中可能产生的光源的经时变动的技术。
6.本发明的曝光装置的一个方式，具有：曝光部，具有多个激光光源，合成从所述多个激光光源射出的激光生成单一的激光光束，基于曝光数据对所述激光光束进行调制并作为曝光光束照射至曝光对象的基板来进行描绘；检测部，在所述激光光束的光路上检测所述激光光束；以及控制部，控制对所述基板的曝光条件。在此，所述控制部在执行所述描绘中由所述检测部检测出的所述激光光束的光斑尺寸偏离规定的适当范围时，执行规定的错误处理。
7.另外，本发明的曝光方法的一个方式，合成从多个激光光源射出的激光生成单一的激光光束，基于曝光数据对所述激光光束进行调制并作为曝光光束照射至曝光对象的基板来进行描绘。在该曝光方法中，在所述激光光束的光路上检测所述激光光束，在执行所述描绘中被检测出的所述激光光束的光斑尺寸偏离规定的适当范围时，执行规定的错误处理。
8.在这样构成的发明中，在合成从多个激光光源各自射出的激光而成的激光光束的
光路上，检测激光光束的光斑尺寸。在任一个激光光源的光轴偏移或者光量增加的情况下光斑尺寸变大，另一方面，在任一个激光光源的光量降低或者熄灭的情况下光斑尺寸变小。因此，通过在检测到光斑尺寸偏离适当范围时执行错误处理，从而能够应对描绘中可能产生的光源的经时变动，采用适当的措置。
9.如上所述，根据本发明，通过检测激光光束的光路上的光斑尺寸的变动，从而即使在多个激光光源中的任一个不正确地动作的情况下也适当地应对，抑制在原样继续保持描绘动作的情况下可能产生的生产率的降低。
附图说明
10.图1是示意性地表示本发明的曝光装置的概略结构的主视图。
11.图2是表示图1的曝光装置所具备的电气结构的一例的框图。
12.图3a是表示光照射部的结构的图。
13.图3b是表示光照射部的结构的图。
14.图3c是表示光照射部的结构的图。
15.图4是示意性地表示曝光头所具备的详细结构的一例的图。
16.图5是表示由本实施方式的曝光装置执行的处理的流程图。
17.图6a是用于说明设置了多个曝光头的情况的任务的示意图。
18.图6b是用于说明设置了多个曝光头的情况的任务的示意图。
19.图7是表示错误处理的第一方式的流程图。
20.图8是表示错误处理的第二方式的流程图。
21.图9a是表示异常发生后的gui画面的例子的图。
22.图9b是表示异常发生后的gui画面的例子的图。
23.附图标记说明
24.1曝光装置
25.2载物台
26.3载物台移动机构(移动部)
27.4曝光单元(曝光部)
28.9控制部
29.410空间光调制器(光调制器)
30.430光源单元
31.431激光光源
32.440检测部
33.444分束器
34.445光检测器(受光器)
35.l激光光束
36.le曝光光束
37.s基板
具体实施方式
38.图1是示意性地表示本发明的曝光装置的概略结构的主视图。另外，图2是表示图1的曝光装置所具备的电气结构的一例的框图。在图1以及以下的图中，适当地示出了作为水平方向的x方向、作为与x方向正交的水平方向的y方向、作为铅垂方向的z方向、以及以与z方向平行的旋转轴为中心的旋转方向θ。
39.曝光装置1通过对形成有抗蚀剂等感光材料的层的基板s(曝光对象基板)照射规定图案的激光，从而在感光材料上描绘图案。作为基板s，例如能够应用印刷布线基板、各种显示装置用的玻璃基板、半导体基板等各种基板。
40.曝光装置1具备主体11，主体11由主体框架111和安装于主体框架111的盖板(未图示)构成。而且，在主体11的内部和外部分别配置有曝光装置1的各种构成要素。
41.曝光装置1的主体11的内部被划分为处理区域112和交接区域113。在处理区域112主要配置有载物台2、载物台驱动机构3、曝光单元4、以及对准单元5。另外，在主体11的外部配置有向对准单元5供给照明光的照明单元6。在交接区域113配置有相对于处理区域112进行基板s的搬出搬入的搬送机械手等搬送装置7。进而，在主体11的内部配置有控制部9。控制部9与曝光装置1的各部电连接，来控制这些各部的动作。
42.配置于主体11的内部的交接区域113的搬送装置7从未图示的外部的搬送装置或基板保管装置接受未处理的基板s而向处理区域112搬入(装载)。另外，搬送装置7从处理区域112搬出(卸载)处理完毕的基板s并向外部交出。未处理基板s的装载以及处理完毕基板s的卸载根据来自控制部9的指示由搬送装置7执行。
43.载物台2具有平板状的外形，将载置于其上表面的基板s保持为水平姿势。在载物台2的上表面形成有多个吸引孔(未图示)，通过对该吸引孔赋予负压(吸引压)，将载置于载物台2上的基板s固定在载物台2的上表面。该载物台2由载物台驱动机构3驱动。
44.载物台驱动机构3是使载物台2沿y方向(主扫描方向)、x方向(副扫描方向)、z方向以及旋转方向θ(偏转方向)移动的x-y-z-θ驱动机构。载物台驱动机构3具有：y轴机械手31，其为沿y方向延伸设置的单轴机械手；工作台32，由y轴机械手31在y方向上驱动；x轴机械手33，其为在工作台32的上表面沿x方向延伸设置的单轴机械手；工作台34，由x轴机械手33在x方向上驱动；θ轴机械手35，将支承于工作台34的上表面的载物台2相对于工作台34向旋转方向θ驱动。
45.因此，载物台驱动机构3能够利用y轴机械手31所具有的y轴伺服电机沿y方向驱动载物台2，利用x轴机械手33所具有的x轴伺服电机沿x方向驱动载物台2，利用θ轴机械手35所具有的θ轴伺服电机沿旋转方向θ驱动载物台2。关于这些伺服电机省略图示。另外，载物台驱动机构3能够利用在图1中省略图示的z轴机械手37沿z方向驱动载物台2。该载物台驱动机构3根据来自控制部9的指令，使y轴机械手31、x轴机械手33、θ轴机械手35以及z轴机械手37动作，从而使载置于载物台2的基板s移动。
46.曝光单元4具有：曝光头41，其配置在比载物台2上的基板s靠上方的位置；以及光照射部40，包括光源驱动部42、激光射出部43以及照明光学系统44，对曝光头41照射激光。曝光单元4也可以在x方向上不同位置设置多个。
47.通过光源驱动部42的动作而从激光射出部43射出的激光经由照明光学系统44向曝光头41照射。曝光头41利用空间光调制器对从光照射部照射的激光进行调制，并向在其
正下方移动的基板s进行反射。这样，通过利用激光光束对基板s进行曝光，图案被描绘在基板s上(曝光动作)。
48.对准单元5具有配置在比载物台2上的基板s靠上方的位置的对准照相机51。该对准照相机51具有镜筒、物镜以及ccd图像传感器，对设置于在其正下方移动的基板s的上表面的对准标记进行拍摄。对准照相机51所具备的ccd图像传感器例如由区域图像传感器(二维图像传感器)构成。
49.照明单元6经由光纤61与对准照相机51的镜筒连接，向对准照相机51供给照明光。由从照明单元6延伸的光纤61引导的照明光经由对准照相机51的镜筒被引导至基板s的上表面。基板s上的反射光经由物镜入射到ccd图像传感器。由此，基板s的上表面被拍摄并获取了拍摄图像。对准照相机51与控制部9电连接，根据来自控制部9的指示来获取拍摄图像，并将该拍摄图像发送至控制部9。
50.控制部9获取由对准照相机51拍摄到的拍摄图像所表示的对准标记的位置。另外，控制部9通过基于对准标记的位置控制曝光单元4，来调整曝光动作中从曝光头41向基板s照射的激光的图案。并且，控制部9通过从曝光头41向基板s照射根据应该描绘的图案调制后的激光，从而在基板s上描绘图案。
51.控制部9通过控制上述的各单元的动作来实现各种处理。为了该目的，控制部9具备cpu(central processing unit：中央处理单元)91、存储器(ram)92、存储部(storage)93、输入部94、显示部95以及接口部96等。cpu91读取并执行预先存储在存储部93中的控制程序931，执行后述的各种动作。存储器92短期存储在cpu91的运算处理中使用的数据、作为运算处理的结果而生成的数据。存储部93例如是hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)或ssd(solid state disk：固态硬盘)，长期存储各种数据、控制程序。具体而言，存储部93除了cpu91所执行的控制程序931以外，还存储有例如表示应描绘的图案的内容的设计数据即cad(computer aided design:计算机辅助设计)数据932。
52.输入部94接受来自用户的操作输入，为了该目的而具有键盘、鼠标、触摸面板等适当的输入设备(未图示)。显示部95通过显示输出各种信息来向用户报告，为了该目的而具有适当的显示设备、例如液晶显示面板。接口部96负责与外部装置之间的通信。例如，在该曝光装置1从外部接收控制程序931以及cad数据932时，接口部96发挥功能。为了该目的，接口部96也可以具备用于从外部记录介质读取数据的功能。
53.cpu91通过执行控制程序931，以软件方式实现曝光数据生成部911、曝光控制部912、聚焦控制部913、载物台控制部914等功能块。此外，这些功能块各自的至少一部分也可以通过专用硬件来实现。
54.曝光数据生成部911基于从存储部93读出的cad数据932，生成用于根据图案对光束进行调制的曝光数据911。在基板s具有歪曲等变形的情况下，曝光数据生成部911通过根据基板s的歪曲量来修正曝光数据，能够进行与基板s的形状相应的描绘。曝光数据被发送到曝光头41，曝光头41根据该曝光数据对从光照射部40射出的激光进行调制。这样根据图案调制后的调制光束照射到基板s。其结果，基板s表面被局部曝光并描绘图案。
55.曝光控制部912控制光照射部40，使具有规定的功率(power)和光斑尺寸的激光光束射出。聚焦控制部913控制设置于曝光头41的投影光学系统(后述)而使激光光束会聚于基板s的表面。
56.载物台控制部914控制载物台驱动机构3来实现载物台2的移动。载物台2的移动例如以对准调整为目的、或者以曝光时的扫描移动为目的而进行。在对准调整中，将载物台2的位置沿着x方向、y方向、z方向以及θ方向调整，以使载置于载物台2的基板s与曝光头41之间的曝光开始时的相对位置关系成为预先设定的关系。另一方面，在扫描移动中，组合通过使载台2以恒定速度沿y方向移动来使基板s通过曝光头41的下方的主扫描移动和以恒定间距向x方向的步进输送(副扫描移动)。
57.图3a至图3c是表示光照射部的结构的图。图3a是示意性地表示光照射部40中的激光射出部43以及照明光学系统44的主要结构的俯视图，图3b是其侧视图。另外，图3c是示例从光照射部40射出的激光光束的强度分布的图。此外，以下所示的光照射部40的基本结构与专利文献1所记载的结构相同。因此，关于详细的结构、动作原理等可参照专利文献1，在此只仅对主要结构进行简单说明。
58.如图3a所示，激光射出部43具备多个光源单元430。在此，虽然使用了五组光源单元430，但光源单元的配设数量不限于此，是任意的。
59.各光源单元430具有射出激光的激光光源431、准直透镜432、以及快门433。激光光源431输出规定波长的激光，例如是激光二极管。准直透镜432将从激光光源431射出的激光转换为准直光。
60.快门433由光源驱动部42控制，机械性地开闭准直光的光路。具体而言，快门433通过未图示的开闭机构，在图3b中虚线所示的遮蔽位置与实线所示的通过位置之间移动。快门433在遮蔽位置遮挡准直光的光路，另一方面，在通过位置从准直光的光路退避而使准直光通过。在该例子中，快门433在上下方向(z方向)上移动。详细情况将在后面叙述，但在通常的使用状态下，快门433被定位在通过位置。
61.各光源单元430以双点划线所示的各光源单元430的光轴包含在同一水平面(xy平面)的方式沿x方向排列配置。各光源单元430的光轴在一点相交。
62.在与该交点相当的位置配置有照明光学系统44的分割透镜441。分割透镜441是排列有仅在x方向上具有放大率的多个要素透镜的所谓的柱面透镜阵列(或柱面蝇眼透镜)。如专利文献1所记载的那样，分割透镜部441将从各光源单元430向其(-y)侧端面入射的激光转换为在x方向上具有扩展的光束并从(+y)侧端面输出。由此，从多个激光光源431分别射出的激光被合成，作为单一的激光光束输出。由此，能够得到高强度的曝光光束。
63.合成后的激光光束依次通过两个柱面透镜，具体而言，依次通过仅在x方向上具有放大率的柱面透镜442、和仅在z方向上具有放大率的柱面透镜443。由此，激光光束l被整形为具有在x方向上较宽且在z方向上较窄的扁平的光斑形状的光束、即所谓的线状光束。
64.假设在图3a中虚线所示的位置配置受光面，则如右上图所示，在该受光面出现在x方向上较长且在z方向上较短的光斑。如图3c所示，此时的受光面的光强度i优选具有在z方向上较窄、在x方向上较宽且均匀的分布。
65.为了检测激光光束l的强度，在该光路上设置有检测部440。检测部440具备：分束器(beam splitter)444，其在光的行进方向上设置在分割透镜441的正前方；以及光检测器445，其接收通过分束器444从激光光束l分支的光。
66.此外，检测部440的配设位置并不限定于该例，只要能够检测激光光束l的强度，就能够配置在该光路上的适当的位置。即，能够在来自各光源单元430的激光被合成之后，在
受到后述的光调制器的调制之前的光路上的任意的位置配置检测部440。例如，也可以在光的行进方向上设置于比分割透镜441靠后方的位置。但是，为了在基板s的被曝光面得到清晰的像，更优选放置在接受基于各种光学元件的光束整形前的光路上。
67.因此，在本实施方式中，在从各光源单元430射出的光全部入射到检测部440的前提下，在分割透镜441的正前方配置有检测部440。在该位置，未必一定能说来自所有光源单元430的光被完全合成。然而，通过预先求出在此检测出的光量与合成后的光量的对应关系，能够以充分的精度进行检测。例如，若使光源与检测部440的距离更大，则来自各光源单元430的光作为整体接近平行光，因此检测精度提高。但是，需要注意光照射部40的尺寸变大这样的问题。
68.检测部440以检测激光光束l的光斑的短轴方向、即z方向的光斑宽度ws(图3c)为目的而设置。例如，能够利用作为光检测器445的二维图像传感器接收由分束器444分支的光，获取光斑的二维像。通过预先求出检测位置处的光斑形状与整形后的光斑形状的对应关系，能够根据获取到的二维像求出光斑宽度ws。例如，针对光强度i预先设定规定的阈值，求出检测出的光强度i超过阈值的部分的宽度即可。
69.在该实施方式中，将从各光源单元430射出的激光分别沿x方向扩展而得到线状光束。另外，通过使用与专利文献1所记载的照明光学系统相同的照明光学系统44，确保了x方向上的光强度i的均匀性。由此，也能够在x方向的适当的位置代表性地检测光斑宽度ws。在该意义上，也可以将以z方向为长度方向的一维图像传感器用作光检测器445。
70.另外，在此，利用分束器444使激光光束l分支并引导至光检测器445进行光检测。然而，只要是在曝光动作中也能够实时地进行光检测的结构即可，并不限定于上述事例。
71.这样，光照射部40生成具有在x方向上较长地延伸且强度均匀、在z方向上较短的扁平的光斑形状的高强度的激光光束(线状光束)l，并将其引导至接下来说明的曝光头41。此时的激光光束l的行进方向为(+y)方向。
72.图4是示意性地表示曝光头所具备的详细结构的一例的图。如图4所示，在曝光头41中设置有具有衍射光学元件411的空间光调制器410。具体而言，安装于沿上下方向(z方向)延伸设置于曝光头41的支柱400的上部的空间光调制器410，在使衍射光学元件411的反射面朝向下方的状态下，经由可动台412支承于支柱400。
73.在曝光头41中，衍射光学元件411的反射面的法线相对于入射光束l的行进方向倾斜地配置。从照明光学系统44射出的光通过支柱400的开口入射到反射镜413，在被反射镜413反射后照射到衍射光学元件411。并且，衍射光学元件411的各通道的状态根据曝光数据由控制部9切换，入射到衍射光学元件411的激光光束l被调制。
74.并且，从衍射光学元件411作为零级衍射光被反射的激光入射到投影光学系统414的透镜，另一方面，从衍射光学元件411作为一级以上的衍射光被反射的激光不入射到投影光学系统414的透镜。即，基本上仅是由衍射光学元件411反射的零级衍射光入射到投影光学系统414。以零级衍射光向(-z)方向射出的方式配置衍射光学元件411。
75.通过了投影光学系统414的透镜的光被聚焦透镜415会聚，作为使(-z)方向为行进方向即向下的曝光光束以规定的倍率被引导到基板s上。投影光学系统414构成缩小光学系统。该聚焦透镜415安装于聚焦驱动机构416。并且，聚焦驱动机构416根据来自控制部9的聚焦控制部913的控制指令使聚焦透镜415沿铅垂方向(z轴方向)升降。由此，从聚焦透镜415
射出的曝光光束的会聚位置被调整到基板s的上表面。
76.如沿着图4中点划线所示的激光光束l的光路所示，从光照射部40向曝光头41引导的激光光束l具有以x方向为长轴方向、以z方向为短轴方向且在x方向上均匀地细长地延伸的光斑形状。另一方面，由光调制器410调制后的调制激光光束lm，将x方向作为长轴方向，将y方向作为短轴方向，而且，x方向的各位置的强度根据曝光数据被调制。进而，从投影光学系统414朝向基板s射出的曝光光束le是将调制后的激光光束lm在x方向及y方向缩小后的光束。这样，通过使缩小了光斑尺寸的曝光光束le入射到基板s的被曝光面，能够在基板s的表面描绘微细的图案。
77.通过一边使根据曝光数据调制后的曝光光束le入射到基板s，一边使曝光头41和基板s在y方向上相对移动，从而能够对基板s中的具有与曝光光束le的x方向上的光斑尺寸相同的宽度且在y方向上延伸的带状的区域进行曝光。通过一边依次变更x方向上的曝光头41与基板s的相对位置一边反复进行曝光，最终能够对基板s的整体进行曝光。
78.这样，在曝光头41与基板s之间，通过组合向y方向的扫描移动和向x方向的扫描移动，从而能够对基板s的整体进行描绘。在本说明书中，将向y方向的扫描移动称为“主扫描移动”，将y方向称为“主扫描方向dm”。另一方面，将向x方向的扫描移动称为“副扫描移动”，将x方向称为“副扫描方向ds”。在该实施方式中，通过使支承基板s的载物台2相对于被固定的曝光头41移动，从而实现这些扫描移动。
79.关于具有上述那样的结构的曝光单元4，能够在x方向上位置不同地设置多个。在该实施方式中，设置有五组彼此具有相同结构的曝光单元4，它们并列地射出曝光光束le并进行描绘，由此实现描绘处理的吞吐量提高。另外，这些曝光单元4能够相互独立地动作，但在构造上，对于基板s的扫描移动是统一的。
80.图5是表示由如上所述构成的曝光装置执行的处理的流程图。该动作通过控制部9的cpu91执行预先记录在存储部93中的控制程序931，并使上述的装置各部进行规定的动作来实现。
81.当成为曝光对象的基板s被设置于载物台2时(步骤s101)，进行用于使载物台2上的基板s的姿势与描绘图案的位置对齐的对准调整(步骤s102)。对准调整的方法有很多公知技术，因此在此省略说明。
82.对准调整后，将工作台2定位于规定的描绘开始位置(步骤s103)，开始由检测部440进行的光检测(步骤s104)。然后，一边使基板s相对于曝光头41在主扫描方向上移动一边从曝光头41向基板s照射曝光光束le来进行描绘(曝光动作，步骤s105)。在此，将通过一次的主扫描移动而被曝光的区域称为“条纹”。另外，将针对一张基板s的一系列的处理称为一个“任务”。
83.直至一个条纹的曝光结束为止(步骤s106中为“否”)，继续曝光动作。当一个条纹的曝光结束时(步骤s106中为“是”)，判断一个任务的处理是否结束(步骤s107)。如果处理未结束(在步骤s107中为“否”)，即未曝光的区域残留，则载物台2向副扫描方向(x方向)步进输送规定的间距(副扫描移动，步骤s108)。然后，返回到步骤s105，进行下一个条纹的曝光动作。
84.如果一个任务的处理结束(步骤s107中为“是”)，则由检测部440进行的光检测结束(步骤s109)，将该任务的处理结果报告给用户(步骤s110)，基板s被搬出(步骤s111)。由
此，对一张基板s的处理完成。在任务正常结束的情况下，在步骤s110中报告该结果。
85.图6a以及图6b是说明设置了多个曝光头的情况下的任务的示意图。如图6a所示，考虑曝光头41在x方向上排列配置有多个(在本例中为由附图标记41a、41b、41c、41d、41e区分的五组)的情况。在该情况下，基板s表面中成为曝光对象的曝光区域re与这些曝光头41a～41e对应地被划分为五个区域。
86.如图6b所示，通过基板s的一次向主扫描方向dm的扫描移动，各曝光头41a、41b、41c、41d、41e分别对一个条纹大小的区域r1a、r1b、r1c、r1d、r1e进行曝光。在基板s向副扫描方向ds移动一个步进量之后，在下一个主扫描移动中分别新曝光一个条纹大小的区域r2a、r2b、r2c、r2d、r2e。若反复进行该处理，曝光区域re全部被曝光，则一个任务完成。
87.这样，在本实施方式的曝光装置1中，使用多个曝光单元4并列地执行曝光动作，各个曝光单元4分别具有多个激光光源431作为曝光光束le的光源。这些激光光源431中的任一个可能在曝光动作中产生异常。
88.例如，由于装置的温度变化、振动等，任一个激光光源431的光轴可能会稍微偏移。在该情况下，曝光光束le的扩展变大(光斑尺寸的增加)，描绘的分辨率有可能降低。另外，可能存在任一个激光光源431劣化而光量降低或不点亮的情况。在该情况下，合成后的激光光束l中的光强度i降低(光斑尺寸的减少)，有可能导致曝光不良。这样，光斑尺寸的变动对描绘处理的结果品质带来较大的影响。
89.这些变动能够通过实时地监视曝光动作中的激光光束l的光斑尺寸来进行检测。在该实施方式中，控制部9的曝光控制部912始终(步骤s104至s109)接收来自检测部440的输出，监视激光光束l的光斑宽度ws是否收敛于预先设定的适当范围内。并且，若检测到光斑宽度ws偏离了适当范围，则在任一个激光光源431中发生了异常的可能性高，因此判定为错误状态，将接下来说明的错误处理作为中断处理来执行。
90.首先，为了示出错误处理的思路，对仅设置一组曝光单元4的情况进行说明。在任一个激光光源431发生了异常时，作为错误处理，最简单的是停止装置的动作。这当然会导致生产率的降低。因此，要求将动作停止期间限制在最小限度，并且尽可能自动地再次开始处理。接下来说明的错误处理与这样的需求对应。
91.图7是表示错误处理的第一方式的流程图。该处理在控制部9执行曝光动作中，在检测部440检测出所检测的激光光束l的光斑宽度ws偏离规定的适当范围时，作为中断处理被执行。错误处理的内容能够作为控制程序931预先存储于存储部93中。
92.首先，记录有表示存在光斑宽度的变动的错误日志(步骤s201)。由此，操作员能够事后掌握装置的动作状况。另外，由于在曝光光束le存在异常的状态下没有继续曝光动作的意义，因此执行中的曝光动作被中断，描绘停止(步骤s202)。描绘的停止通过停止使曝光光束le向基板s照射以及停止载物台2相对基板s的移动来实现。
93.在作为错误处理而立即停止动作的情况下，进行至此为止的处理即可。在该状态下，能够进行例如操作员的确认、维护作业。另一方面，以下的处理是如下的处理：为了能够根据此时的状况进行描绘而调整曝光条件，尽可能早地再次开始动作。其基本思路是排除成为光斑宽度的变动的原因的光源单元(在此称为“异常光源”)，仅使用正常的光源单元形成曝光光束le，由此能够再次开始曝光。
94.首先，进行用于确定异常光源的处理(步骤s203)。如上所述，光斑宽度ws的变动可
能是以多个光源单元430中的任一个的异常(光轴偏移、输出光量的变动等)为原因而产生的。确定哪个光源单元430是异常光源。
95.具体而言，在从激光驱动部42供给了用于使全部光源单元430的激光光源431点亮的电力的状态下，通过快门433的开闭，仅来自一个光源单元430的光入射到检测部440。通过改变各光源单元430的快门433的开闭状态的组合，能够针对每个光源单元430分别检测从激光光源431射出的光。
96.对于检测出的光量、位置、光斑尺寸等满足规定值的光源单元430，能够将该光源单元430判定为“正常”，对于它们中的任一个不满足规定值的光源单元430，将该光源单元430判定为“异常光源”。这样，确定异常光源。
97.接着，对于正常的光源单元430，通过将快门433定位于通过位置而使从激光光源431射出的激光通过，另一方面，对于判定为异常光源的光源单元430，将快门433定位于遮蔽位置而遮蔽激光(步骤s204)。由此，异常光源被排除，仅将从正常的光源单元430射出的激光合成而形成激光光束l。
98.在该情况下，由于光源的结构发生变化，导致合成后的激光光束的强度及其均匀性发生变动。其中，关于均匀性的变动，通过进行空间光调制器410的校准(calibration)来应对(步骤s205)。在该校准中，操作空间光调制器410的动作参数，按照每个位置调整从衍射光学元件411射出的衍射光的强度。由此，能够实现x方向上的光束强度的均匀化。例如，能够将对构成空间光调制器的光调制元件施加的电压作为操作对象的动作参数。
99.作为这种情况下的校准处理，例如能够应用本技术申请人在先公开的日本特开2016-139074号公报中记载的校准处理。另外，并不限定于此，能够应用仅使用正常的光源单元430而能够生成在短轴方向上较窄且在长轴方向上强度均匀的线状光束的各种调整方法。在此，省略关于校准处理的内容的说明。
100.另外，对于因使用的光源单元430的数量减少而导致的光强度的降低，通过主扫描速度的变更来应对(步骤s206)。曝光光束le中的整体的光量降低成为基板s中的曝光不足的原因。因此，通过使主扫描速度降低，确保必要的曝光量。具体而言，根据变更后的光量来变更设定主扫描速度，以使光量与曝光时间的积为一定即可。
101.通过这样进行曝光条件的再设定(光量和主扫描速度的调整)，能够在新的曝光条件下再次开始描绘(步骤s207)。为了将此时的曝光动作与通常的动作模式进行区别，在此称为“生产继续模式”。在生产继续模式中，由于主扫描速度比通常慢，因此描绘所需的时间变长。因此，生产率会降低一些，但对于描绘的品质，能够确保与通常动作相同的程度。
102.在任务的中途发生了这样的异常而进行了错误处理的情况下，在步骤s110(图5)中进行该信息的报告。作为此时的报告的内容，除了在任务执行中发生了异常的事实之外，还能够适当地包括基于所记录的错误日志的各种信息。例如，能够将发生了异常的基板s上的位置、与所确定的异常光源相关的信息、与变更后的曝光条件相关的信息等包括在报告中。
103.至此，对仅着眼于一组曝光单元4的情况下的错误处理进行了说明。另一方面，在使用多个曝光单元4并列地进行描绘的结构中，在任一个曝光单元4发生了异常的情况下，对于没有发生异常的曝光单元4也停止描绘未必是优选的。这是因为，尽管正常地进行了描绘，但通过停止动作，描绘中途的基板成为不合格品。
104.例如，考虑对于发生了异常的曝光单元4，停止曝光动作，对于其他的曝光单元4，直接继续进行通常的曝光动作的应对。在该情况下，对于基板s的表面中的发生了异常的曝光单元4承担曝光动作的曝光区域，产生异常以后的区域成为未被曝光的无效区域。另一方面，对于正常的曝光单元4承担曝光动作的区域，在整体上正常地完成描绘。
105.与此相对，有时希望对于发生了异常的曝光单元4，也与第一方式的错误处理同样地，通过曝光条件的变更再次开始描绘。这是因为，通过这样，能够将基板的损失抑制在最小限度。接下来说明的错误处理的第二方式是考虑到这一点而得到的。
106.图8是表示错误处理的第二方式的流程图。错误处理的基本思路与第一方式相同，但由于多个曝光单元4并列地动作，变更了一部分的处理。该错误处理在多个曝光单元4中的至少一个检测到光斑宽度的异常时，作为中断处理被执行。
107.在任一个曝光单元4中检测到光斑宽度的异常时，首先记录错误日志，这一点与第一方式相同(步骤s301)。但是，在其他曝光单元4中没有检测到异常，因此不立即使动作停止，首先针对发生了异常的曝光单元4开始用于确定异常光源的处理(步骤s302)。描绘处理在发生异常后，在一个条纹或任务结束的时刻停止(步骤s303、s304)。
108.在一个条纹的处理中使动作停止的情况下，即使曝光单元4没有异常，描绘结果也无效。如果在一个条纹的处理结束后或一个任务结束后停止描绘，这样则能够避免描绘结果无效的情况。另外，在处理的再次开始时，能够从新的条纹的开头部分进行描绘。因此，在未发生异常的曝光单元4能够对该曝光单元4应曝光的曝光区域的整体适当地进行描绘。
109.关于发生了异常的曝光单元4与第一方式同样地，进行异常光源的确定(步骤s302)、遮蔽异常光源的校准(步骤s305、s306)以及主扫描速度的变更(步骤s307)。由此，成为能够执行变更了曝光条件的“生产继续模式”下的描绘处理的状态。
110.另一方面，随着主扫描速度的变更，对正常的曝光单元4也分别进行校准(步骤s308)。即，通过根据新设定的主扫描速度降低输出光量，在速度变更前后确保相同的曝光量。这样，执行各曝光单元4的校准，设定新的主扫描速度，由此能够再次开始降低主扫描速度的生产继续模式下的描绘(步骤s309)。
111.通过这样变更曝光条件再次开始描绘，能够缩短动作停止期间而将生产率的降低抑制在最小限度。另外，对于基板s中无法正常曝光而成为无效的区域也被抑制为必要最小限度。
112.在再次开始描绘后的步骤s110(图5)中，能够适当地包括与第一方式的错误处理相同的信息。例如是在任务执行中发生了异常这样的事实、与发生了异常的曝光单元有关的信息、与发生了异常的基板上的位置、确定出的异常光源有关的信息、与变更后的曝光条件有关的信息等。
113.另外，对于未发生异常的曝光单元4，也优选进行能够判别该曝光单元4承担曝光动作的曝光区域中的以通常动作模式曝光的部分和以生产继续模式曝光的部分的报告。这是因为，虽然均以规定的曝光量进行曝光，但不能说曝光条件的变化不对描绘品质造成任何影响。例如能够使用如下的gui(graphical user interface：图形用户界面)画面进行这样的报告。
114.图9a和图9b是表示异常发生后的gui画面的例子的图。图中示意性地示出基板s的表面，以能够识别在通常的动作模式下被曝光的区域、在生产继续模式下被曝光的区域、以
及未被正确曝光的无效区域的方式进行区分涂布。在此，假定在设置有五组的曝光单元4内的、包含曝光头41a的一个曝光单元4中，在基于向(-y)方向的主扫描移动的描绘中途发生了异常的情况。另外，副扫描移动在(+x)方向上进行。
115.图9a表示仅使发生了异常的曝光单元4停止曝光，对于正常的曝光单元4不改变曝光条件而继续描绘的情况的事例。在基板s的表面中，在由发生了异常的曝光单元4的曝光头41a曝光的曝光区域r3a中，将发生了异常时的曝光位置用
“×”
标记表示，将在此之前以正常的状态曝光的区域和此后未被曝光、或者未被正确地曝光的无效区域区分涂布。另一方面，关于其他正常的曝光单元4承担曝光的曝光区域r3b～r3e，示出整体是以正常的状态曝光的区域。
116.图9b表示在描绘中途从通常动作模式切换为生产继续模式的事例。当在一个条纹的处理中在
“×”
标记的位置发生异常时，该条纹中的异常发生位置以后的区域成为无效区域。但是，对于进行曝光条件的再调整而在生产继续模式下再次开始描绘的下一个条纹以后，实施表示在生产继续模式下被曝光的区分涂布。
117.在其他曝光单元4承担曝光的曝光区域r3b～r3e中，直到发生了异常的条纹的处理结束为止继续描绘。因此，该条纹的整体以及在此之前被曝光的条纹表示为正常曝光的区域。另一方面，在校准执行后，对于在生产持续模式下被曝光的区域，实施表示该信息的区分涂布。
118.在任务结束后的报告(图5的步骤s110)中，例如在显示部95显示这样的gui画面。由此，操作员能够容易地视觉确认基板s以怎样的条件描绘。
119.如以上说明地那样，在本实施方式的曝光装置1中，光源单元430的激光光源431作为本发明的“激光光源”发挥功能，另一方面，空间光调制器410作为本发明的“光调制器”发挥功能。而且，曝光单元4相当于本发明的“曝光部”。另外，光检测器445作为本发明的“受光器”发挥功能，具有光检测器445和分束器444的检测部440作为本发明的“检测部”发挥功能。
120.另外，控制部9作为本发明的“控制部”发挥功能。另外，在本实施方式中，载物台2作为本发明的“载物台”发挥功能。载物台移动机构3作为本发明的“移动部”发挥功能。
121.需要说明的是，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行上述实施方式以外的各种变更。例如，在上述实施方式中，在各光源单元430设置有机械动作的快门433，针对发生了异常的光源单元430，通过在光路上配置快门433，从而遮蔽光。由此，该光源单元430从以后的动作中被排除。然而，排除发生了异常的光源单元的方法不限于此，例如，也可以通过在光学上使光路弯曲，使射出光不会入射至照明光学系统44。另外，也考虑切断向激光光源431供给电力而使其熄灭。但是，这会使其他光源单元发生温度变动，它们的动作有可能变得不稳定。因此，优选采用在继续进行激光光源的驱动的状态下使射出光不入射至照明光学系统44的方法。
122.另外，例如，在上述实施方式的说明中，作为错误处理，记载了包括立即停止动作在内的若干种方式。可以根据目的而预先选择并采用这些方式中的一种方式，另外，也可以通过用户的操作输入从这些多种方式中选择并执行。
123.另外，例如，在上述实施方式中的错误处理的第二方式中，伴随着主扫描速度的变更，对正常的曝光单元4也执行校准。在该情况下，由于正常的曝光单元4中仅变更扫描速
度，例如如果预先求出空间光调制器410的动作参数的最佳值与扫描速度的关系，则能够在不进行校准的情况下仅变更参数来执行生产继续模式。
124.另外，在上述实施方式中，是以能够通过错误处理再调整曝光条件为前提的。然而，根据情况，即使变更曝光条件，也有可能无法成为进行适当的描绘的状态。在这样的情况下，可以是放弃再次开始描绘并报告该信息的方式。
125.以上，如例示具体的实施方式说明地那样，在本发明的曝光装置以及曝光方法中，例如检测部可以具有：分束器，设置于光路上并使激光光束的一部分分支；以及受光器，接收来自激光光束的分支光。根据这样的结构，能够实时地检测激光光束的变动，能够在有变动的情况下立即执行错误处理。
126.另外，例如，也可以构成为，在错误处理中，使曝光部通过多个激光光源中的除发生了错误的激光光源以外的其他激光光源生成激光光束，并且根据此时的激光光束的强度来变更曝光条件。通过排除多个激光光源中的处于错误状态的激光光源，从而降低了作为整体的光量。因此，认为在与通常的状态相同的动作条件下无法进行适当的曝光。通过根据这样的光量的变化来变更曝光条件，能够在新的曝光条件下再次开始曝光。
127.在该情况的错误处理中，例如，也可以构成为，使检测部分别检测从激光光源各自射出的激光，并且基于所述检测部的检测结果来确定发生了错误的激光光源。根据这样的结构，即使在合成了来自多个激光光源的激光后的光路上，也能够分别检测来自各个激光光源的光。
128.另外，例如，在具备用于支承基板的载物台以及使曝光部与载物台相对移动来使曝光光束向基板的入射位置变化的移动部的结构中，也可以变更利用移动部进行的相对移动中的移动速度作为曝光条件。根据这样的结构，通过以移动速度补充光量的变化量，从而能够确保规定的曝光量。
129.另外，例如，在曝光部具有基于曝光数据对激光光束进行调制的光调制器的结构中，也可以变更光调制器的动作参数，作为曝光条件。为了得到激光光束的强度的均匀性而操作光调制器的动作参数的技术是公知的，本发明也能够应用该技术进行曝光条件的调整。
130.另外，例如，在具有对一张基板相互并列地进行描绘的多个曝光部的结构中，也可以在针对一个曝光部进行曝光条件的变更时，针对其曝光部也变更曝光条件。根据这样的结构，对于例如曝光部与基板的相对移动速度那样，由一个曝光部的变更造成的影响也波及到其他曝光部那样的曝光条件，也能够作为调整对象。
131.另外，例如，在具有对一张基板相互并列地进行描绘的多个曝光部的结构中，也可以在针对一个曝光部进行错误处理时，针对其他的曝光部不变更曝光条件而使对基板的描绘继续。根据这样的结构，不是错误状态的其他曝光部继续执行与此前相同的处理，由此能够将伴随动作停止的生产率的降低抑制在最小限度。
132.另外，例如，激光光束是线状光束，该光斑尺寸被检测为线状光束的短轴方向上的宽度。由于线状光束的宽度是与描绘中的分辨率相关的参数，通过检测该变动并进行错误处理，能够避免描绘在品质降低的状态下继续的问题。
133.另外，本发明的曝光方法例如也可以构成为应用通过错误处理变更后的曝光条件来再次开始描绘。如果以即使在内含错误状态的激光光源的状态下也能够进行适当的曝光
的方式变更曝光条件，则通过应用变更后的曝光条件，能够在抑制描绘品质的降低的同时继续描绘。
134.特别是，在一边使射出激光光束的曝光部与基板相对移动，一边进行描绘的情况下，也可以构成为在再次开始后的描绘中，使曝光部与基板的相对移动速度比原来的速度低。通过排除错误状态的激光光源，从而整体的光量降低，但通过降低曝光部与基板的相对移动速度并延长曝光时间，有效的曝光量能够维持规定值。
135.工业利用性
136.本发明适用于例如为了在半导体基板、印刷布线基板或者玻璃基板等基板上形成图案而对基板进行曝光的技术领域。

技术特征：
1.一种曝光装置，其中，具有：曝光部，具有多个激光光源，合成从所述多个激光光源射出的激光生成单一的激光光束，基于曝光数据对所述激光光束进行调制并作为曝光光束照射至曝光对象的基板来进行描绘；检测部，在所述激光光束的光路上检测所述激光光束；以及控制部，控制对所述基板的曝光条件，所述控制部在执行所述描绘中由所述检测部检测出的所述激光光束的光斑尺寸偏离规定的适当范围时，执行规定的错误处理。2.如权利要求1所述的曝光装置，其中，所述检测部具有：分束器，设置于所述光路上并使所述激光光束的一部分分支；以及受光器，接收来自所述激光光束的分支光。3.如权利要求1所述的曝光装置，其中，在所述错误处理中，所述控制部使所述曝光部通过所述多个激光光源中的除发生了错误的激光光源以外的其他所述激光光源生成所述激光光束，并且根据此时的所述激光光束的强度来变更所述曝光条件。4.如权利要求3所述的曝光装置，其中，在所述错误处理中，所述控制部使所述检测部分别检测从所述激光光源各自射出的激光，并且基于所述检测部的检测结果来确定发生了所述错误的所述激光光源。5.如权利要求1至4中任一项所述的曝光装置，其中，具有：载物台，用于支承所述基板；以及移动部，使所述曝光部与所述载物台相对移动，来使所述曝光光束向所述基板的入射位置变化，所述控制部变更利用所述移动部进行的所述相对移动中的移动速度，作为所述曝光条件。6.如权利要求1至4中任一项所述的曝光装置，其中，所述曝光部具有光调制器，所述光调制器基于所述曝光数据对所述激光光束进行调制，所述控制部变更所述光调制器的动作参数，作为所述曝光条件。7.如权利要求1至4中任一项所述的曝光装置，其中，所述曝光装置具有对一张所述基板相互并列地进行所述描绘的多个所述曝光部，所述控制部在针对一个所述曝光部进行所述曝光条件的变更时，针对其他所述曝光部也变更所述曝光条件。8.如权利要求1至4中任一项所述的曝光装置，其中，所述曝光装置具有对一张所述基板相互并列地进行所述描绘的多个所述曝光部，所述控制部在针对一个所述曝光部进行所述错误处理时，针对其他所述曝光部不变更所述曝光条件而使对所述基板的所述描绘继续。9.如权利要求1至4中任一项所述的曝光装置，其中，
所述激光光束是线状光束，所述光斑尺寸被检测为所述线状光束的短轴方向上的宽度。10.一种曝光方法，合成从多个激光光源射出的激光生成单一的激光光束，基于曝光数据对所述激光光束进行调制并作为曝光光束照射至曝光对象的基板来进行描绘，其中，在所述激光光束的光路上检测所述激光光束，在执行所述描绘中被检测出的所述激光光束的光斑尺寸偏离规定的适当范围时，执行规定的错误处理。11.如权利要求10所述的曝光方法，其中，在所述错误处理中，通过所述多个激光光源中的除发生了错误的激光光源以外的其他所述激光光源生成所述激光光束，并且根据此时的所述激光光束的强度来变更曝光条件。12.如权利要求11所述的曝光方法，其中，在所述错误处理中，分别检测所述多个激光光源各自射出的所述激光，并且基于检测结果来确定发生了错误的激光光源。13.如权利要求11或12所述的曝光方法，其中，应用变更后的所述曝光条件，再次开始所述描绘。14.如权利要求13所述的曝光方法，其中，一边使射出所述激光光束的曝光部与所述基板相对移动，一边进行所述描绘，在再次开始后的所述描绘中，使所述曝光部与所述基板的相对移动速度比原来的速度低。

技术总结
本发明的曝光装置以及曝光方法能够提供一种在利用从多个光源生成的激光光束对基板进行曝光的技术中，还能够适当地应对描绘中可能产生的光源的经时变动的技术。在本发明的曝光装置以及曝光方法中，在激光光束的光路上检测激光光束。在执行描绘中检测出的激光光束的光斑尺寸偏离规定的适当范围时，执行规定的错误处理。误处理。误处理。


技术研发人员：水端稔 秩父孝夫 藤泽泰充
受保护的技术使用者：株式会社斯库林集团
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/9/26